KR100713022B1 - Ｅｌ 표시장치 및 전자장치 - Google Patents

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Abstract

적색, 청색 및 녹색 각각의 색 순도가 다른 EL 표시장치에서, 소망하는 적색, 청색 및 녹색의 균형이 좋은 화상을 표시하는 EL 표시장치가 제공된다. 각 EL 소자에 공급되는 비디오 신호가 보정회로에 의해 감마(
Figure 112005048637209-pat00001
) 보정되고, 보정된 비디오 신호의 전압 및 전류에 따라 청색 발광, 녹색 발광 및 적색 발광 각각의 색 순도가 적절히 제어된다.

Description

ＥＬ 표시장치 및 전자장치{EL display device and electronic device}
도 1은 본 발명의 EL 표시장치의 회로 블록도.
도 2는 본 발명의 EL 표시장치의 감마(
Figure 112005048637209-pat00002
) 보정 테이블을 작성하는 때의 구성도.
도 3(A)∼도 3(E)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 4(A)∼도 4(D)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 5(A)∼도 5(C)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 6은 실시예 1의 EL 표시장치의 단면도.
도 7은 실시예 1의 EL 표시장치의 상면도.
도 8(A)∼도 8(F)는 실시예 5의 전자장치의 예를 나타내는 도면.
도 9(A) 및 도 9(B)는 실시예 5의 전자장치의 예를 나타내는 도면.
도 10은 EL 소자(R,G,B)의 발광 휘도와 전류 밀도 사이의 특성을 나타내는 도면.
본 발명은 기판상에 제작된 반도체 소자(반도체 박막을 이용한 소자, 대표적으로는 박막트랜지스터)로 형성된 EL(electroluminescence)(전계 발광) 표시장치, 및 그 EL 표시장치를 표시부로서 가지는 전자장치에 관한 것이다.
최근, 기판상에 박막트랜지스터(이하, TFT라 함)를 형성하는 기술이 크게 진보되었고, 액티브 매트릭스형 표시장치에의 응용개발이 진행되고 있다. 특히, 폴리실리콘막을 이용한 TFT가 종래의 비정질 규소막을 이용한 TFT보다 높은 전계효과 이동도를 가지므로, 고속동작이 가능하다. 따라서, 종래에 기판의 외부에 있는 구동회로에 의해 실행되었던 화소 제어를 화소와 동일한 기판상에 형성된 구동회로에 의해 행하는 것이 가능하게 된다.
이러한 액티브 매트릭스형 표시장치는 각종 회로 및 소자를 동일한 기판상에 형성함으로써 제조비용의 절감, 표시장치의 소형화, 수율 향상 및 스루풋(throughput)의 향상과 같은 많은 이점이 얻어지는 것으로서 주목을 받고 있다.
또한, 자기발광 소자로서 EL 소자를 가지는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 연구가 활발화되고 있다. EL 표시장치는 유기 EL 디스플레이(OELD) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)로도 불리고 있다.
EL 표시장치는 액정 표시장치와 달리 자기발광형이다. EL 소자는 한 쌍의 전극 사이에 EL 층이 끼워진 구조로 되어 있고, EL 층은 통상 적층 구조로 되어 있다. 대표적인 구조로는, Eastman Kodak Co.의 Tang에 의해 제안된 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층의 적층 구조를 들 수 있다. 이 구조는 발광효율이 매우 높고, 현재, 연구개발이 진행되고 있는 거의 모든 EL 표시장치가 이 구조를 채용하고 있다.
그 외에도, 화소 전극상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 차례로 형성된 구조, 또는 화소 전극상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층이 차례로 형성된 구조도 사용될 수 있다. 형광성 색소와 같은 성분이 EL 층에 첨가될 수도 있다.
상기 구조를 가지는 EL 층에 한 쌍의 전극에 의해 소정의 전압이 인가됨으로써, 발광층에서 캐리어의 재결합이 일어나 발광한다.
EL 표시장치는 크게 나누어 4가지의 컬러화 표시 방식, 즉, 백색 발광의 EL 소자와 컬러 필터를 조합시킨 방식, R(적), G(녹), B(청)에 대응하는 3종류의 EL 소자를 형성하는 방식, 청색 또는 청녹색 발광의 EL 소자와 형광체(형광성 색 변환층: CCM)를 조합시킨 방식, 및 음극(대향 전극)에 투명 전극을 사용하고 RGB에 대응하는 EL 소자들을 겹친 방식을 가진다.
컬러 필터는 적색, 녹색 또는 청색의 광을 추출하는 컬러 필터이다. 이들 컬러 필터는 화소에 대응하는 위치에 형성되고, 이것에 의해, 각 화소에서의 추출된 광의 색을 바꿀 수 있다. 이것은 원리적으로는 컬러 필터를 사용한 액정 표시장치의 컬러화 방식과 같다. 화소에 대응하는 위치란 화소 전극과 일치하는 위치를 가리킨다.
그러나, 컬러 필터는 특정 파장의 광을 추출함으로써 투과한 광의 색 순도를 향상시키는 필터이다. 따라서, 추출될 파장의 광 성분이 적은 경우에는, 그 파장의 광의 휘도가 극히 낮거나 또는 색 순도가 불량한 단점이 발생할 수 있다.
공지의 유기 EL 재료에서는, 발광 휘도가 높은 적색이 실현되지 않고, 도 10에 나타낸 예와 같이, 적색의 발광 휘도가 청색 또는 녹색의 발광 휘도에 비하여 낮다. 그러한 발광 특성을 가지는 유기 EL 재료가 EL 표시장치에 사용되는 경우, 표시되는 화상의 적색의 발광 휘도가 불량하게 된다.
적색의 발광 휘도가 청색 및 녹색의 발광 휘도에 비하여 낮기 때문에, 적색의 것보다 약간 낮은 파장을 가진 오렌지색 광을 적섹 광으로서 사용하는 방법이 종래에 행해졌다. 그러나, 이 경우에도, EL 표시장치에 의해 표시되는 화상의 적색의 발광 휘도가 낮고, 적색 화상의 표시가 시도될 때 오렌지색으로 표시된다.
상기를 감안하여, 본 발명의 목적은, 적색, 청색 및 녹색의 발광 휘도가 상이한 EL 소자에서, 소망하는 적색, 청색 및 녹색의 균형이 양호한 화상을 표시하는 EL 표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, TFT, 그 TFT에 전기적으로 접속된 화소 전극, 그 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 EL 소자, 및 그 EL 소자를 봉입(封入)하는 절연층을 가지는 EL 표시장치; 상기 EL 소자에 아날로그 화상 신호를 인가하는 수단; 및 상기 아날로그 화상 신호를 감마(
Figure 112005048637209-pat00003
) 보정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치가 제공된다.
상기 구성은 또한, 상기 감마(
Figure 112005048637209-pat00004
) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, TFT, 그 TFT에 전기적으로 접속된 화소 전극, 그 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 EL 소자, 및 그 EL 소자를 봉입하는 절연층, 상기 EL 소자에 아날로그 화상 신호를 인가하는 수단, 및 상기 아날로그 화상 신호를 감마(
Figure 112005048637209-pat00005
) 보정하는 수단을 동일 기판상에 가지는 것을 특징으로 하는 EL 표시장치기 제공된다.
상기 구성은 또한, 상기 감마(
Figure 112005048637209-pat00006
) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 동일 기판상에 포함할 수도 있다.
또한, 상기 EL 표시장치에서, 컬러화를 위해 화소 전극에 대응하는 위치에 컬러 필터가 형성되어 있다.
또한, 다른 방법을 사용하여 컬러화하기 위해, EL 소자가, 청색 발광층을 포함하는 제1 화소, 녹색 발광층을 포함하는 제2 화소, 및 적색 발광층을 포함하는 제3 화소로 형성될 수도 있다. 이 경우, 컬러 필터가 사용되거나 사용되지 않을 수 있다.
또한, 상기 EL 표시장치에서, 상기 감마(
Figure 112005048637209-pat00007
) 보정은 적색 신호를 증폭시키는 것으로 할 수 있고, 청색 또는 녹색 신호를 감쇠시키는 것으로 할 수도 있다. 또한, 상기 감마(
Figure 112005048637209-pat00008
) 보정은 청색, 녹색 및 적색의 각 신호에 대하여 독립적으로 행해질 수도 있다.
상기 구성을 채택함으로써, 컬러 필터에 의해 추출되는 파장의 적색 광 성분이 적은 EL 재료를 사용하는 경우에도, 예를 들어, 비디오 신호에 대하여 감마(
Figure 112005048637209-pat00009
)보정을 행함으로써 RGB(적, 청, 녹)의 발광 휘도를 조절하여, 소망하는 RGB(적, 청, 녹)의 균형이 양호한 화상을 표시하는 EL 표시장치를 제공하는 것이 가능하다.
[실시형태]
이하에, 본 발명의 실시형태를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 EL 표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 1에서, 부호 100은 액티브 매트릭스 기판을 나타내고, 이 액티브 매트릭스 기판은 소스 구동회로(110, 120), 게이트 구동회로(130), 및 화소부(150)를 가지고 있다. 화소부(150)은 매트릭스 형태로 배치된 화소들을 가지고 있고, 각 화소는 TFT(151), EL 소자(152) 등을 포함한다. 간략화를 위해 도시되지 않았지만, 본 실시형태에서는, R(적), G(녹), B(청)에 대응하는 컬러 필터를 사용하여 컬러화를 실현하고 있다.
부호 160은 화상 신호 처리회로를 나타내고, 이 화상 신호 처리회로는 외부로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환회로(163), 디지털 신호를 보정하는 보정회로(161), 및 보정된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환회로(164)를 포함한다. 그 보정회로(161)는 보정 메모리(162)를 가지고 있다. 본 발명의 표시장치에서는, 비디오 신호(200)가 감마(
Figure 112005048637209-pat00010
) 보정된다. 예를 들어, 보정 메모리에 기억된 감마() 보정 데이블에 기초하여 비디오 신호(200)가 보정된다.
제어회로(170)가 액티브 매트릭스 기판(100) 및 화상 신호 처리회로(160)에 인가되는 각종 신호를 제어한다. 제어회로(170)에는 동기(同期)신호(210)가 입력된다.
제어회로(170)는 동기신호(210)에 기초하여 소스 구동회로(110, 120), 게이트 구동회로(130), 화상 신호 처리회로(160) 등의 동작 타이밍을 제어하는데 필요한 펄스(스타트 펄스, 클록 펄스, 동기신호 등)를 형성하여 공급하는 회로이다.
제어회로(170)는, 입력된 동기신호(210)를 기준으로 하고, 위상 동기화 발진기로부터 출력되는 발진 클록신호(OSC)를 원(原)발진으로 하여, 미리 설정된 카운트수(분주비(分周比))의 클록을 카운트하는 동작(분주(分周))을 반복한다. 이 분주와 동시에 클록을 카운트하여, 소스 구동회로에 공급되는 화면의 수평방향의 스타트 펄스(S_SP) 및 클록 펄스(S_CK), 게이트 구동회로에 공급되는 화면의 수직방향의 스타트 펄스(G_SP) 및 클록 펄스(G_CK), 그리고 클록 펄스(D_CK) 등을 형성한다. 또한, 수평방향 동기신호(HSY)와 수직방향 동기신호(VSY)를 형성하는 경우도 있다.
화상 신호 처리회로(160), 제어회로(170) 등은 액티브 매트릭스 기판(100)과는 다른 기판, 예를 들어, 다른 프린트 기판상에 장착되어 있고, 그 기판상의 회로와 액티브 매트릭스 기판(100)이 케이블, 가요성 배선판 등을 통해 접속되어 있다. 화상 신호 처리회로(160), 제어회로(170) 등과 같은 회로의 일부 또는 전부가 액티브 매트릭스 기판과 동일 기판상에 설치되는 구성으로 하면, 집적화 및 소형화가 실현되기 때문에 바람직하다는 것은 말할 필요도 없다.
외부로부터 화상 신호 처리회로(160)에 입력되는 비디오 신호(200)는 아날로그 신호이다. 비디오 신호(200)는 TV 신호 또는 비디오 신호와 같은 아날로그 신호일 수 있고, 컴퓨터 등으로부터의 데이터 신호의 D/A 변환에 의해 형성된 아날로그 신호일 수도 있다.
화상 신호 처리회로(160)에서, 비디오 신호(200)는 A/D 변환회로(163)에 의해 디지털 비디오 신호로 변환되어 보정회로(161)로 출력된다. 보정회로(161)는 보정 메모리에 기억된 감마(
Figure 112005048637209-pat00012
) 보정 테이블에 기초하여, 입력되는 디지털 비디오 신호에 대하여 각 EL 소자의 발광 휘도를 고려한 감마(
Figure 112005048637209-pat00013
) 보정을 행한다.
감마(
Figure 112005048637209-pat00014
) 보정이란, 우수한 계조 표시를 얻기 위해, 공급되는 화상 신호를 보정하는 것이다. 감마(
Figure 112005048637209-pat00015
) 보정된 디지털 비디오 신호는 D/A 변환회로(164)에 의해 아날로그 비디오 신호로 변환되어 소스 구동회로(110, 120)에 입력된다.
이 보정회로(161)에 의해, 각 EL 소자에 공급되는 비디오 신호가 감마(
Figure 112005048637209-pat00016
) 보정되고, 보정된 아날로그 비디오 신호의 전압 및 전류에 따라 청색 발광, 녹색 발광 및 적색 발광 각각의 발광 휘도가 적절히 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 나타낸 3종류(R,G,B)의 컬러 필터를 사용하는 EL 소자가 사용되는 경우, 비디오 신호(R에 대응)가 R의 발광 휘도를 증가시키도록 감마(
Figure 112005048637209-pat00056
) 보정되어, 각 색의 발광 휘도가 동일하게 되도록 하면 좋다. 또는, EL 소자에 공급되는 비디오 신호(B 또는 G에 대응)가 B 또는 G의 발광 휘도를 감소시키도록 감마(
Figure 112005048637209-pat00057
) 보정되어, 각 색의 발광 휘도가 동일하게 되도록 하여도 좋다. 또한, 각 EL 소자에 공급되는 비디오 신호가 R의 발광 휘도를 증가시키고 B 또는 G의 발광 휘도를 감소시키도록 감마(
Figure 112005048637209-pat00058
) 보정되어, 각 색의 발광 휘도가 동일하게 되도록 할 수도 있다.
여기서, 본 발명의 화상 신호 처리회로(160)의 보정회로에서의 보정 메모리의 감마(
Figure 112005048637209-pat00020
) 보정 테이블의 작성방법의 일 예를 설명한다.
도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 화상 신호 처리회로(160)의 보정회로에서의 보정 메모리의 감마(
Figure 112005048637209-pat00021
) 보정 테이블을 작성하는 경우의 회로 블록도이다. 부호 201은 EL 소자의 발광에 의해 표시되는 화상을 전기 신호로 변환하는 촬상(撮像)장치를 나타낸다.
이 촬상장치(201)로는, CCD 카메라 또는 디지털 비디오 카메라와 같은 다른 촬상장치가 사용될 수 있다. 또는, 표시된 화상의 밝기 또는 휘도만을 측정하는 휘도계 또는 조도계(照度計)가 사용될 수도 있다. 휘도계 또는 조도계가 사용되는 경우, 이들 장치로부터 공급되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환회로가 사용되는 것이 좋다.
부호 202는 디지털 신호 처리기(DSP), 부호 203은 기준신호 공급원, 부호 204는 신호 발생기(SG)를 나타낸다.
화상 신호 처리회로(160)의 보정회로(161)는 신호 발생기(204)로부터 공급되는 디지털 신호를 감마(
Figure 112005048637209-pat00022
) 보정하고, 보정 후의 디지털 비디오 신호를 출력하고, D/A 변환회로에 의해 그 신호를 아날로그 비디오 신호로 변환하여, 각 EL 소자로 보낸다. 각 EL 소자는 화상 신호 처리회로(160)로부터 공급되는 아날로그 비디오 신호에 기초하여 발광하고, 화상을 표시한다.
표시되는 화상은 촬상장치(201)를 사용하여 디지털 신호로 된다. 촬상장치(200)로부터 보내진 디지털 신호는 디지털 신호 처리기(DSP)(202)에 공급된다. 디지털 신호 처리기(202)는 촬상장치(201)로부터 공급되는 디지털 신호와 기준 데이터 공급원(203)으로부터 공급되는 디지털 신호를 비교하고, 데이터 불일치를 보정회로(161)에 피드백(feed back)한다. 기준 데이터는 신호 발생기(204)로부터 직접 공급될 수도 있다.
디지털 신호 처리기(202)로부터 공급되는 신호에 따라, 보정회로(161)는 신호 발생기(204)로부터의 디지털 신호를 추가로 보정하고, 그것을 아날로그 비디오 신호로 변환하여, EL 소자로 다시 보낸다. 각 EL 소자는 화상 신호 처리회로(160)로부터 공급되는 아날로그 비디오 신호에 기초하여 발광하고, 화상을 표시한다.
표시되는 화상은 촬상장치(201)를 사용하여 다시 디지털 신호로 된다. 촬상장치(201)로부터 공급되는 디지털 신호는 디지털 신호 처리기(202)로 보내진다. 디지털 신호 처리기(202)는 촬상장치(201)로부터 공급되는 디지털 신호와 기준 데이터 공급원(203)으로부터 공급되는 디지털 신호를 비교하고, 데이터 불일치를 보정회로(161)에 피드백한다.
이렇게 하여, 적절한 감마(
Figure 112005048637209-pat00023
) 보정 데이터가 얻어진 때, 그 데이터는 보정 메모리(162)의 지정된 어드레스에 기억된다.
그후, 다음 비디오 신호의 보정을 개시하기 위해, 신호 발생기(204)가 이전의 것과 다른 디지털 신호를 보정회로(161)로 보낸다. 디지털 신호에 대한 적절한 감마(
Figure 112005048637209-pat00024
) 보정 데이터가 얻어진 때, 그 데이터는 보정 메모리(162)의 지정된 어드레스에 기억된다.
모든 보정 데이터가 보정 메모리(162)에 기억된 때, 신호 발생기(204) 및 디지털 신호 처리기(202)가 액티브 매트릭스 기판(100)으로부터 분리된다. 여기서, 감마(
Figure 112005048637209-pat00025
) 보정 테이블의 작성이 종료된다. 여기에 나타낸 감마(
Figure 112005048637209-pat00026
) 보정 테이블의 작성방법은 일 예일 뿐이고, 본 발명이 특별히 한정되는 것은 아니라는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 도 1의 블록 회로도 역시 일 예이고, 예를 들어, 보정 메모리 없이 보정회로를 사용하여 감마(
Figure 112005048637209-pat00027
) 보정을 행하는 것도 가능하다.
그후, 디지털 비디오 신호가 보정회로(161)에 공급되고, 보정 메모리(162)에 기억된 감마(
Figure 112005048637209-pat00028
) 보정 테이블의 데이터에 기초하여 디지털 비디오 신호가 보정되고, 그 신호가 아날로그 비디오 신호로 변환된 후, EL 소자에 공급된다. 보정회로(161)에 의해 EL 소자에 공급되는 아날로그 비디오 신호에는 적절한 보정이 행해져 있기 때문에, 균형된 발광(적색 발광, 녹색 발광, 및 청색 발광)이 얻어지고, 우수한 화상이 표시된다.
상기 구성을 가지는 본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예에서, 보정회로를 구비한 EL 표시장치를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시예의 EL 표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 1에서, 부호 100은 액티브 매트릭스 기판을 나타내고, 이 액티브 매트릭스 기판은 소스 구동회로(110, 120), 게이트 구동회로(130), 및 화소부(150)를 가지고 있다. 화소부(150)는 매트릭스 형태로 배치된 화소들을 가지고 있고, 각 화소는 TFT(151), EL 소자(152) 등을 가지고 있다. 간략화를 위해 도시되지 않았지만, 본 실시예에서는, R(적), G(녹) 및 B(청)에 대응하는 컬러 필터를 사용하여 컬러화를 실현하고 있다.
부호 160은 화상 신호 처리회로를 나타내고, 이 화상 신호 처리회로는 외부로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환회로(163), 디지털 신호를 감마(
Figure 112005048637209-pat00059
) 보정하는 보정회로(161), 및 감마(
Figure 112005048637209-pat00060
) 보정된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환회로(164)를 포함한다. 그 보정회로(161)는 보정 메모리(162)를 가지고 있다.
삭제
부호 170은 액티브 매트릭스 기판(100) 및 화상 신호 처리회로(160)에 공급되는 각종 신호를 제어하는 제어회로를 나타낸다. 이 제어회로(170)에는 동기신호(210)가 입력된다.
화상 신호 처리회로(160), 제어회로(170) 등의 회로는 액티브 매트릭스 기판(100)과는 다른 기판, 예를 들어, 다른 프린트 기판상에 장착되어 있고, 그 기판상의 회로들과 액티브 매트릭스 기판이 케이블, 가요성 배선판 등을 통해 접속되어 있다.
외부로부터 화상 신호 처리회로(160)에 입력되는 비디오 신호(200)는 TV 신호 또는 비디오 신호와 같은 아날로그 신호이다.
화상 신호 처리회로(160)에서, 비디오 신호(200)가 A/D 변환회로(163)에 의해 디지털 비디오 신호로 변환되어 보정회로(161)로 출력된다. 보정회로(161)는 보정 메모리에 기억된 감마(
Figure 112005048637209-pat00031
) 보정 테이블에 기초하여, 입력되는 디지털 비디오 신호에 대하여 각 EL 소자의 발광 휘도를 고려한 감마(
Figure 112005048637209-pat00032
) 보정을 행한다. 감마(
Figure 112005048637209-pat00033
) 보정된 디지털 비디오 신호는 D/A 변환회로(164)에 의해 아날로그 비디오 신호로 변환되어 소스 구동회로(110, 120)에 공급된다.
디지털 비디오 신호는 보정회로(161)에 공급되고, 보정 메모리(162)에 기억된 감마(
Figure 112005048637209-pat00034
) 보정 테이블의 데이터에 기초하여 감마(
Figure 112005048637209-pat00035
) 보정되고, 그 신호가 아날로그 비디오 신호로 변환된 후 EL 소자에 공급된다. EL 소자에 공급되는 아날로그 비디오 신호에는 적절한 감마(
Figure 112005048637209-pat00036
) 보정이 행해져 있기 때문에, 균형된 발광(적색 발광, 녹색 발광, 및 청색 발광)이 얻어지고, 양호한 화상이 표시된다.
다음에, 본 실시예에서의 EL 표시장치의 제작방법을 도 3∼도 5를 사용하여 설명한다. 설명의 간략화를 위해, 구동회로에 대해서는 기본 회로인 CMOS 회로를 나타내는 것으로 한다.
먼저, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(300)상에 하지막(301)을 300 nm의 두께로 형성한다. 본 실시예에서는, 하지막(302)으로서 질화산화규소막을 형성하였다. 유리 기판(300)에 접하는 막 중의 질소 농도를 10∼25 wt%로 하는 것이 좋다.
그 다음, 공지의 성막방법에 의해 하지막(301)상에 비정질 규소막(도시되지 않음)을 50 nm의 두께로 형성한다. 비정질 규소막에 한정할 필요는 없고, 비정질 구조를 함유하는 반도체막(미(微)결정 반도체막을 포함)이라면 다른 막을 형성할 수도 있다. 또한, 비정질 규소 게르마늄 막과 같은, 비정질 구조를 함유하는 화합물 반도체막도 사용될 수 있다. 또한, 막 두께는 20∼100 nm로 할 수도 있다.
그 다음, 공지의 기술에 의해 비정질 규소막을 결정화하여, 결정성 규소막(다결정 규소막 또는 폴리실리콘막이라고도 불림)(302)을 형성한다. 공지의 결정화 방법으로는, 전기로(爐)를 사용한 열 결정화 방법, 레이저를 이용한 레이저 어닐 결정화 방법, 및 적외광을 이용한 램프 어닐 결정화 방법이 있다. 본 실시예에서는, XeCl 가스를 사용한 엑시머 레이저로부터의 광을 이용하여 결정화를 행하였다.
본 실시예에서는 선형으로 가공된 펄스 발진형 엑시머 레이저광을 사용하지만, 사각형으로 가공된 레이저광이 사용될 수도 있고, 연속 발진형 아르곤 레이저광이나 연속 발진형 엑시머 레이저광도 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 결정성 규소막이 TFT의 활성층으로 사용되지만, 비정질 규소막을 사용하는 것도 가능하다. 오프 전류를 감소시킬 필요가 있는 스위칭용 TFT의 활성층을 비정질 규소막으로 형성하고, 전류 제어용 TFT의 활성층을 결정성 규소막으로 형성하는 것도 가능하다. 비정질 규소막에서는 캐리어 이동도가 낮기 때문에 전류가 흐르기 어렵고, 오프 전류가 쉽게 흐르지 않는다. 즉, 전류가 쉽게 흐르지 않는 비정질 규소막과 전류가 쉽게 흐르는 결정성 규소막 모두의 이점을 취할 수 있다.
그 다음, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 결정성 규소막(302)상에 산화규소막으로 된 보호막(303)을 130 nm의 두께로 형성한다. 이 두께는 100∼200 nm(바람직하게는 130∼170 nm)의 범위내에서 선택될 수 있다. 또한, 규소를 함유한 절연막이면 다른 막도 사용될 수 있다. 보호막(303)은, 불순물 첨가시에 결정성 규소막이 플라즈마에 직접 노출되지 않도록 하고, 또한 불순물의 미세한 농도 제어를 가능하게 하기 위해 마련된다.
그 다음, 보호막(303)상에 레지스트 마스크(304a, 304b)를 형성하고, n형 도전형을 부여하는 불순물 원소(이하, n형 불순물 원소라 함)를 첨가한다. n형 불순물 원소로서는, 대표적으로는 주기율표 15족 원소가 사용되고, 전형적으로는 인 또는 비소가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 질량 분리 없이 포스핀(PH3)을 플라즈마 활성화하는 플라즈마 도핑법이 사용되고, 인을 1×1018 원자/㎤의 농도로 첨가하였다. 물론, 질량 분리가 행해지는 이온 주입법이 사용될 수도 있다.
이 공정에 의해 형성되는 n형 불순물 영역(305, 306)에 n형 불순물 원소가 2×1016∼5×1019 원자/㎤(대표적으로는 5×1017∼5×1018 원자/㎤)의 농도로 함유되도록 도스량을 조절한다.
그 다음, 도 3(C)에 나타낸 바와 같이, 보호막(303)을 제거하고, 첨가된 주기율표 15족 원소의 활성화를 행한다. 활성화 수단으로서 공지의 활성화 기술이 사용될 수 있고, 본 실시예에서는 엑시머 레이저광의 조사(照射)에 의해 활성화를 행하였다. 물론, 펄스 발진형 엑시머 레이저와 연속 발진형 엑시머 레이저 모두가 사용될 수 있고, 엑시머 레이저광의 사용에 한정할 필요는 없다. 첨가된 불순물 원소의 활성화가 목적이므로, 결정성 규소막이 용융되지 않는 정도의 에너지로 조사를 행하는 것이 바람직하다. 보호막(303)을 그대로 둔 채 레이저광 조사를 행할 수도 있다.
레이저광에 의한 불순물 원소의 활성화와 함께 열처리에 의한 활성화를 병용할 수도 있다. 열처리에 의해 활성화를 행하는 경우, 기판의 내열성을 고려하여 450∼550℃ 정도로 열처리를 행하는 것이 좋다.
이 공정에 의해, n형 불순물 영역(305, 306)의 엣지(edge), 즉, n형 불순물 영역(305, 306)의 주위에 존재하는 n형 불순물 원소가 첨가되지 않은 영역과의 경계부(접합부)가 명확하게 된다. 이것은, 나중에 TFT가 완성된 시점에서 LDD 영역과 채널 형성 영역 사이에 매우 양호한 접합부가 형성될 수 있다는 것을 의미한다.
그 다음, 도 3(D)에 도시된 바와 같이, 결정성 규소막의 불필요한 부분을 제거하여, 섬 모양의 반도체막(이하, 활성층이라 함)(307∼310)을 형성한다.
그 다음, 도 3(E)에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(311)을 형성하여 활성층(307∼310)을 덮는다. 게이트 절연막(311)으로는, 10∼200 nm, 바람직하게는 50∼150 nm의 두께를 가지는 규소 함유 절연막이 사용될 수 있다. 단층 구조 또는 적층 구조가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 두께 110 nm의 질화산화규소막이 사용되었다.
그 다음, 두께 200∼400 nm의 도전막을 형성하고, 패터닝을 행하여, 게이트 전극(312∼316)을 형성한다. 게이트 전극(312∼316)의 단부를 테이퍼(taper) 형상으로 할 수도 있다. 본 실시예에서는, 게이트 전극과 그 게이트 전극에 전기적으로 접속된 연장 배선(이하, 게이트 배선이라 함)을 상이한 재료로 형성하였다. 구체적으로는, 게이트 배선에는 게이트 전극보다 낮은 저항을 가지는 재료가 사용된다. 이것은 미세가공될 수 있는 재료가 게이트 전극에 사용되고, 미세가공될 수 없지만 낮은 배선 저항을 가지는 재료가 게이트 배선에 사용되기 때문이다. 물론, 게이트 전극과 게이트 배선이 동일한 재료로 형성될 수도 있다.
또한, 게이트 전극은 단층의 도전막으로 형성될 수 있지만, 필요에 따라서는 2층 또는 3층 막과 같은 적층 막으로 하는 것이 바람직하다. 게이트 전극의 재료로서는, 공지의 어떠한 도전막이라도 사용될 수 있다. 그러나, 앞에서 설명된 바와 같이, 미세가공될 수 있는, 구체적으로는, 2 ㎛ 이하의 선폭으로 패터닝될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
대표적으로는, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 및 실리콘(Si)으로부터 선택된 원소로 된 막, 상기 원소의 질화물로 된 막(대표적으로는, 질화 탄탈막, 질화 텅스텐막, 또는 질화 티탄막), 상기 원소들을 조합시킨 합금막(대표적으로는, Mo-W 합금, Mo-Ta 합금), 또는 상기 원소의 실리사이드 막(대표적으로는, 규화 텅스텐막, 규화 티탄막)을 사용할 수 있다. 물론, 그들 막은 단층 또는 적층으로 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 두께 50 nm의 질화 텅스텐(WN) 막과 두께 350 nm의 텅스텐 막으로 된 적층막이 사용되었다. 이들 막은 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 스퍼터링 가스로서 Xe, Ne 등의 불활성 가스가 첨가되면, 응력에 의한 막의 벗겨짐이 방지될 수 있다.
이때, 게이트 전극(313, 316)은 각각 게이트 절연막(311)을 사이에 두고 n형 불순물 영역(305, 306)의 일부와 겹치도록 형성된다. 이 겹침 부분은 후에 게이트 전극과 겹치는 LDD 영역이 된다.
그 다음, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(312∼316)을 마스크로 하여 자기정합적으로 n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 첨가한다. 이렇게 하여 형성되는 불순물 영역(317∼323)에는 n형 불순물 영역(305, 306)의 것의 1/2∼1/10(대표적으로는 1/3∼1/4)의 농도로 인이 첨가되도록 그 첨가를 조절한다. 구체적으로는, 1×1016∼5×1018 원자/㎤(전형적으로는 3×1017∼3×1018 원자/㎤)의 농도가 바람직하다.
그 다음, 도 4(B)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극 등을 덮는 형태로 레지스트 마스크(324a∼324c)를 형성하고, n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 첨가하여, 고농도로 인을 함유하는 불순물 영역(325∼331)을 형성한다. 여기서도, 포스핀(PH3)을 이용한 이온 도핑법이 이용되고, 이들 영역의 인의 농도는 1×1020∼1×1021 원자/㎤(대표적으로는 2×1020∼5×1021 원자/㎤)이 되도록 조절한다.
이 공정에 의해 n채널형 TFT의 소스 영역 또는 드레인 영역이 형성되지만, 스위칭용 TFT에서는, 도 4(A)의 공정에 의해 형성된 n형 불순물 영역(320∼322)의 일부가 남는다.
그 다음, 도 4(C)에 도시된 바와 같이, 레지스트 마스크(324a∼324c)를 제거하고, 새로운 레지스트 마스크(332)를 형성한다. 그 다음, p형 불순물 원소(본 실시예에서는 붕소)를 첨가하여, 고농도로 붕소를 함유하는 불순물 영역(333, 334)을 형성한다. 여기서는, 붕소가 디보란(B2H6)을 사용한 이온 도핑법에 의해 3×1020∼3×1021 원자/㎤의 농도(대표적으로는 5×1020∼1×1021 원자/㎤)로 첨가된다.
불순물 영역(333, 334)에는 이미 인이 1×1020∼1×1021 원자/㎤의 농도로 첨가되었지만, 여기서 첨가되는 붕소는 인의 농도의 적어도 3배 이상의 농도로 첨가되므로, 이미 형성된 n형 불순물 영역이 p형으로 완전히 반전되어, p형 불순물 영역으로서 기능한다.
그 다음, 레지스트 마스크(332)를 제거한 후, 각각의 농도로 첨가된 n형 또는 p형 불순물 원소를 활성화한다. 활성화 수단으로서는, 노(爐) 어닐법, 레이저 어닐법, 또는 램프 어닐법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 질소 분위기에서의 550℃, 4시간의 열처리를 전기 가열로에서 행하였다.
이때, 분위기 중의 산소를 극력 제거하는 것이 중요하다. 이것은, 산소가 적은 양이라도 존재하면, 게이트 전극의 노출된 표면이 산화되어 저항 증가를 야기하고, 또한 후에 옴 접촉(ohmic contact)을 이루는 것이 어렵게 되기 때문이다. 따라서, 활성화 공정에서의 처리 분위기 중의 산소 농도를 1 ppm 이하, 바람직하게는 0.1 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다.
그 다음, 활성화 공정이 종료된 후, 두께 300 nm의 게이트 배선(335)을 형성한다. 이 게이트 배선(335)의 재료로서는, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 주성분(조성으로서 50∼100%를 차지하는 것)으로 하는 금속막이 사용될 수 있다. 배치로서는, 스위칭용 TFT의 게이트 전극(314, 315)을 전기적으로 접속하도록 형성한다(도 4(D)).
그러한 구조로 함으로써, 게이트 배선의 배선 저항이 매우 낮게 될 수 있어, 대면적의 화상 표시영역(화소부)을 형성할 수 있다. 즉, 본 실시예의 화소 구조는 대각선 10인치 이상(또한, 30인치 이상)의 화면 크기를 가지는 EL 표시장치의 실현에 매우 효과적이다.
그 다음, 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 제1 층간절연막(336)을 형성한다. 제1 층간절연막(336)으로는, 규소를 함유한 절연막의 단층이 사용되거나, 또는 그러한 막의 조합으로 된 적층 막이 사용될 수 있다. 또한, 막 두께를 400 nm∼1.5 ㎛로 하는 것이 좋다. 본 실시예에서는, 두께 200 nm의 질화산화규소막상에 두께 800 nm의 산화규소막을 적층한 구조로 형성되었다.
또한, 3∼100%의 수소를 함유한 분위기에서 300∼450℃로 1∼12시간 열처리를 행하여, 수소화 처리를 행한다. 이 공정은 열적으로 활성화된 수소에 의해 반도체막 중의 댕글링 결합(dangling bond)을 수소종단시키는 공정이다. 수소화의 다른 수단으로서는, 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 활성화된 수소를 사용)가 행해질 수도 있다.
수소화 처리는 제1 층간절연막(336)의 형성 도중에 삽입될 수도 있다. 즉, 두께 200 nm의 질화산화규소막을 형성한 후에 상기와 같이 수소화 처리를 행한 다음, 두께 800 nm의 산화규소막을 형성할 수도 있다.
그 다음, 제1 층간절연막(336)에 콘택트 홀을 형성하고, 소스 배선(337∼340) 및 드레인 배선(341∼343)을 형성한다. 본 실시예에서는, 이 전극을, 두께 100 nm의 티탄막, 두께 300 nm의 티탄 함유 알루미늄막, 및 두께 150 ㎚의 티탄막이 스퍼터링법에 의해 연속적으로 형성된 3층 구조의 적층막으로 하였다. 물론, 다른 도전막이 사용될 수도 있다.
그 다음, 제1 패시베이션막(344)을 50∼500 ㎚(대표적으로는, 200∼300 ㎚)의 두께로 형성한다. 본 실시예에서는, 제1 패시베이션막(344)으로서 두께 300 ㎚의 질화산화규소막을 사용하였다. 이것은 질화규소막으로 대체될 수도 있다.
질화산화규소막의 형성 전에, H2 또는 NH3과 같은 수소 함유 가스를 사용한 플라즈마 처리를 행하는 것이 효과적이다. 이 처리에 의해 활성화된 수소가 제1 층간절연막(336)에 공급되고, 열처리를 행함으로써 제1 패시베이션막(344)의 막질이 개선된다. 그와 동시에, 제1 층간절연막(336)에 첨가된 수소가 하층 측으로 확산하여, 활성층이 효과적으로 수소화될 수 있다.
그 다음, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 유기 수지로 된 제2 층간절연막(345)을 형성한다. 유기 수지로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴, BCB(벤조시클로부텐) 등을 사용할 수 있다. 특히, 제2 층간절연막(345)은 평탄화를 위해 주로 사용되기 때문에, 평탄성이 우수한 아크릴이 바람직하다. 본 실시예에서는, TFT에 의해 형성되는 단차를 평탄화시키는데 충분한 두께로 아크릴 막을 형성하였다. 그 두께는 바람직하게는 1∼5 ㎛(더 바람직하게는 2∼4 ㎛)인 것이 좋다.
그 다음, 제2 층간절연막(345) 및 제1 패시베이션막(344)에, 드레인 배선(343)에 이르는 콘택트 홀을 형성하고, 화소 전극(346)을 형성한다. 본 실시예에서는, 화소 전극(346)으로서, 두께 300 nm의 알루미늄 합금막(1 wt%의 티탄을 함유한 알루미늄막)을 형성하였다. 부호 347은 인접한 화소 전극의 단부를 나타낸다.
그 다음, 도 5(C)에 도시된 바와 같이, 알칼리 화합물(348)을 형성한다. 본 실시예에서는, 증착법에 의해 불화 리듐막을 5 nm의 두께로 형성하였다. 그 다음, 그 위에 스핀 코팅법에 의해 두께 100 nm의 EL 층(349)을 형성한다.
EL 층(349)을 형성하는 EL 재료로서는, 폴리파라페닐렌 비닐렌(PPV) 또는 폴리플루오렌과 같은 폴리머계 유기재료와, 저분자계 유기재료을 들 수 있다. 구체적으로는, 발광층이 되는 백색 발광을 나타내는 폴리머계 유기재료로서는, 일본 공개특허공고 평8-96959호 또는 평9-63770호 공보에 기재된 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, PVK(폴리비닐카르바졸), Bu-PBD (2-(4'-테르트-부틸페닐)-5-(4'-비페닐)-1,3,4-옥사디아졸), 쿠마린 6, DCM1 (4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-p-디메틸아미노스티릴-4H-피란), TPB(테트라페닐부타디엔) 또는 Nile red를 1,2-디클로로메탄에 용해시켜 얻어진 재료가 사용될 수 있다. 이때, 막 두께를 30∼150 nm(바람직하게는 40∼100 nm)로 하면 충분하다. 상기 예는 본 발명의 EL 층에 사용될 수 있는 유기재료의 예일 뿐이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 앞에서 설명된 바와 같이, 컬러화 방식에는 크게 나누어 4가지가 있고, 본 실시예에서는, 컬러화를 위해 RGB에 대응하는 컬러 필터를 형성하는 방식을 사용하였다. EL 층(349)으로서는, 공지의 재료와 구조가 사용될 수 있으나, 본 발명에서는, 백색 발광이 가능한 저분자계 유기재료을 사용하였다. 또한, RGB에 대응하는 컬러 필터는 액티브 매트릭스 기판상의 화소 전극 위에 배치될 수 있다. 또한, EL 소자를 봉입하도록 액티브 매트릭스 기판에 다른 기판을 접합하고, 그 기판상에 컬러 필터를 설치하는 구성으로 할 수도 있다. 간략화를 위해, 컬러 필터는 도시되지 않았다.
또한, 청색 또는 청녹색 발광의 EL 층과 형광체(형광성 색 변환층: CCM)를 조합시킨 컬러 표시 방식이나, 또는 RGB에 대응하는 EL 층들을 적층하여 컬러 표시를 행하는 방식을 채용하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는, EL 층(349)이 상기 발광층만의 단층 구조로 되어 있지만, 필요에 따라 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 차단층 또는 정공 차단층이 제공될 수도 있다.
그 다음, EL 층(349)을 덮도록, 200 nm의 두께를 가지고, 투명 도전막으로 된 양극(350)을 형성한다. 본 실시예에서는, 산화인듐과 산화아연의 화합물로 된 막을 증착법에 의해 형성하고, 패터닝을 행하여, 양극을 형성하였다.
마지막으로, 플라즈마 CVD법에 의해, 질화규소막으로 된 제2 패시베이션막(351)을 100 nm의 두께로 형성한다. 이 제2 패시베이션막(351)은 수분 등으로부터 EL 층(349)을 보호하고, 또한, EL 층(349)에서 발생한 열을 방출하는 작용도 한다. 방열 효과를 더욱 높이기 위해, 질화규소막과 탄소막(바람직하게는 다이아몬드와 닮은 탄소(diamond-like carbon: DLC)막)을 적층하여 제2 패시베이션막으로 하는 것도 효과적이다.
이렇게 하여, 도 5(C)에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치가 완성된다. 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치에서는, 최적의 구조를 가진 TFT가 화소부 뿐만 아니라 구동회로부에도 배치되어, 매우 높은 신뢰성이 얻어지고, 동작 특성도 향상될 수 있다.
먼저, 동작 속도를 가능한 한 많이 떨어뜨리지 않도록 핫 캐리어 주입을 감소시키는 구조를 가지는 TFT가 구동회로를 형성하는 CMOS 회로의 n채널형 TFT로서 사용된다. 여기서의 구동회로는 시프트 레지스터, 버퍼, 레벨 시프터, 샘플링 회로(샘플 앤드 홀드 회로) 등을 포함한다. 디지털 구동을 행하는 경우에는, D/A 컨버터와 같은 신호 변환 회로도 포함될 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 5(C)에 도시된 바와 같이, n채널형 TFT(205)의 활성층은 소스 영역(355), 드레인 영역(356), LDD 영역(357) 및 채널 형성 영역(358), 게이트 절연막(311)을 사이에 두고 게이트 전극(313)과 겹치는 LDD 영역(357)을 가지고 있다.
LDD 영역을 드레인 영역 쪽에만 형성하는 것은 동작 속도를 떨어뜨리지 않기 위한 고려이다. 이 n채널형 TFT에서는, 오프 전류값에 그다지 주목할 필요가 없고, 오히려, 동작 속도를 중시하는 것이 좋다. 그래서, 저항 성분을 최소로 감소시키기 위해 LDD 영역(357)을 게이트 전극과 완전히 겹치게 하는 것이 바람직하다. 즉, 소위 오프셋을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, CMOS 회로의 p채널형 TFT에서는, 핫 캐리어 주입에 의한 열화(劣化)가 거의 두드러지기 않기 때문에, LDD 영역을 특별히 마련할 필요는 없다. 물론, 핫 캐리어 대책을 강구하기 위해, n채널형 TFT와 마찬가지로 LDD 영역을 마련하는 것도 가능하다.
구동회로 중에서도 샘플링 회로는 큰 전류가 채널 형성 영역에서 양방향으로 흐른다는 점에서 다른 회로에 비하여 다소 특수하다. 즉, 소스 영역과 드레인 영역의 역할이 서로 바뀐다. 또한, 오프 전류값을 가능한 한 낮게 제어할 필요가 있고, 그것을 고려하여, 샘플링 회로에서는 스위칭용 TFT와 전류 제어용 TFT의 중간 정도의 기능을 가지는 TFT를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구성은 도 3∼도 5에 나타낸 제작공정에 따라 TFT를 제작함으로써 용이하게 실현될 수 있다. 본 실시예에서는, 화소부와 구동회로의 구성만을 나타내지만, 본 실시예의 제작공정을 사용하면, 구동회로 외에도, 신호 분할 회로, D/A 컨버터 회로, 연산 증폭기 회로 등과 같은 논리회로를 동일 기판상에 형성하는 것이 가능하고, 또한 메모리부, 마이크로프로세서 등이 형성될 수 있는 것으로 믿어진다.
도 5(C)까지의 공정이 완료된 때, 적어도 화소부, 바람직하게는 구동회로와 화소부를 둘러싸도록 밀봉재(하우징재(材)라고도 함)(18)를 형성한다(도 6). 소자부를 둘러싸도록 오목부를 가지는 판 형태의 재료가 밀봉재(18)로서 사용될 수도 있고, 자외선 경화 수지도 사용될 수 있다. 이때, EL 소자는 밀폐 공간내에 완전히 봉입된 상태에 있고, 외기로부터 완전히 차단된다.
또한, 밀봉재(18)와 기판(300) 사이의 간극부(20)에 불활성 가스(아르곤, 헬륨, 질소 등)를 채우거나 또는 그 간극부내에 산화 바륨과 같은 건조제를 제공하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 수분 등에 의한 EL 소자의 열화를 억제하는 것이 가능하다.
또한, EL 층의 봉입 처리가 종료된 후, 기판 상에 형성된 소자 또는 회로로부터 연장된 단자를 외부 신호단자에 접속하기 위한 커넥터(가요성 프린트 회로: FPC(17))가 부착되어, 제품이 완성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 배선(26)은 밀봉재(18)와 기판(300) 사이의 간극부(접착제(19)로 채워진)를 통해 FPC(17)에 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구성을 도 7의 상면도를 참조하여 설명한다. 도 7에서, 부호 300은 기판, 11은 화소부, 12는 소스측 구동회로, 13은 게이트측 구동회로를 나타낸다. 각각의 구동회로는 배선(14∼16)을 통해 FPC(17)에 도달하고, 외부 장치에 접속된다.
위에 설명되고 도 7에 나타낸 바와 같은 상태에서, FPC(17)를 외부 장치의 단자에 접속함으로써 화소부에 화상이 표시될 수 있다. 본 명세서에서는, FPC를 부착함으로써 화상 표시가 이루어질 수 있는 상태로 되는 제품을 EL 표시장치라 정의한다.
본 실시예에서는, EL 소자의 출력 광이 액티브 매트릭스 기판의 상면측으로 출력되는 예를 나타내지만, EL 소자가 아래로부터 차례로 ITO로 된 화소 전극(양극)/EL 층/MgAg 전극(음극)으로 형성된 구성이 채용될 수도 있다. 이 경우, EL 소자의 출력 광이 TFT가 형성된 기판측(액티브 매트릭스 기판의 하면측)으로 출력된다.
[실시예 2]
실시예 1에서는, EL 층을 구성하는 EL 재료로서 백색 발광을 나타내는 저분자계 유기재료를 사용한 예를 나타내었으나, 본 실시예에서는, R(적), G(녹), B(청)에 대응하는 3종류의 폴리머계 유기재료 층을 적층한 예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 EL 재료에서만 실시예 1과 다르기 때문에, 그 점만을 설명한다.
실시예 1에서 나타낸 저분자계 유기재료 대신에, 폴리머계 유기재료(폴리파라페닐렌(PPV), 폴리플루오렌 등)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 발광 재료로서 시아노폴리페닐렌비닐렌이 사용되고, 녹색 발광 재료로서 폴리페닐렌비닐렌이 사용되고, 청색 발광 재료로서 폴리페닐렌비닐렌과 폴리알킬페닐렌이 사용되었다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 휘도가 높은 발광(적색 발광, 녹색 발광, 및 청색 발광)이 얻어질 수 있다.
[실시예 3]
실시예 1에서는 결정성 규소막(302)을 형성하는 수단으로서 레이저 결정화가 사용되었으나, 본 실시예에서는 다른 결정화 수단을 사용하는 경우를 설명한다.
본 실시예에서는, 비정질 규소막을 형성한 후에, 일본 공개특허공고 평7-130652호 공보에 기재된 기술을 사용하여 결정화를 행하였다. 상기 공보에 기재된 기술은 결정화를 조장하는 촉매로서 니켈과 같은 원소를 사용하여 결정성이 양호한 결정성 규소막을 얻는 기술이다.
또한, 결정화 공정이 종료된 후, 결정화에 사용된 촉매를 제거하는 처리가 행해질 수도 있다. 이 경우, 일본 공개특허공고 평10-270363호 또는 평8-330602호 공보에 기재된 기술을 사용하여 촉매를 게터링할 수 있다.
또한, 본 출원인의 일본 특허출원 평11-076967호의 명세서에 기재된 기술을 사용하여 TFT를 형성할 수도 있다.
실시예 1에서 나타낸 제작공정은 본 발명의 한 실시예이고, 실시예 1의 도 5(C)의 구조가 실현될 수 있다면, 다른 제작공정을 사용하여도 문제는 없다. 본 실시예의 구성은 실시예 2의 구성과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 4]
실시예 1에서는 탑 게이트형 TFT를 사용하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 TFT 구조에 한정되는 것이 아니므로, 보텀 게이트형 TFT(대표적으로는, 역스태거형 TFT)를 사용하여 실시될 수도 있다. 또한, 역스태거형 TFT는 어떠한 수단에 의해서도 형성될 수 있다.
역스태거형 TFT는 공정 수가 탑 게이트형 TFT보다 적은 양호한 구조이므로, 본 발명의 목적인 제작비용 절감에 매우 유리하다. 본 실시예의 구성은 실시예 2 및 실시예 3의 구성과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 5]
본 발명에 따라 제작된 EL 표시장치는 자기발광형이므로, 액정 표시장치에 비하여 밝은 장소에서 표시 화상의 시인성(視認性)이 매우 우수하다. 또한, EL 표시장치는 넓은 시야각을 가진다. 따라서, EL 표시장치는 각종 전자장치의 표시부에 적용될 수 있다. 예를 들어, TV 프로그램 등을 대화면으로 감상하기 위해, 대각선 크기 30인치 이상(전형적으로는, 40인치 이상)의 EL 디스플레이(즉, EL 표시장치가 프레임에 설치된 디스플레이)의 표시부로서 본 발명에 따른 EL 표시장치가 사용될 수 있다.
EL 디스플레이에는, 퍼스널 컴퓨터용 디스플레이, TV 방송 프로그램 수신용 디스플레이, 광고 표시용 디스플레이와 같은, 모든 종류의 정보 표시용 디스플레이가 포함된다. 또한, 본 발명에 따른 EL 표시장치는 다른 각종 전자장치의 표시부로서 사용될 수 있다.
그러한 전자장치로는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글(goggle)형 표시장치(헤드 장착형 표시장치), 자동차 내비게이션 시스템, 자동차 오디오 기기, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 게임기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(더 구체적으로는, 콤팩트 디스크(CD), 레이저 디스크(LD), 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 기록 매체를 재생할 수 있고 재생된 화상을 표시하는 표시장치를 포함하는 장치) 등을 들 수 있다. 특히, 비스듬한 방향에서 보게 되는 일이 많은 휴대형 정보 단말기는 넓은 시야각이 중요시 되기 때문에, EL 표시장치의 사용이 바람직하다. 도 8(A)∼도 8(F)는 그러한 전자장치들의 구체 예를 나타낸다.
도 8(A)는 프레임(2001), 지지대(2002), 표시부(2003) 등을 포함하는 EL 디스플레이를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2003)에 적용될 수 있다. EL 디스플레이는 자기발광형이므로, 백라이트를 필요로 하지 않는다. 따라서, 그의 표시부는 액정 표시장치의 것보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
도 8(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 음성 입력부(2103), 조작 스위치(2104), 배터리(2105), 수상(受像)부(2106) 등을 포함하는 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(2102)로 사용될 수 있다.
도 8(C)는 본체(2201), 신호선(2202), 헤드 장착 밴드(2203), 표시부(2204), 광학계(2205), EL 표시장치(2206) 등을 포함하는 헤드 장착형 EL 디스플레이의 일부(오른쪽 절반)를 나타낸다. 본 발명은 EL 표시장치(2206)에 적용 가능하다.
도 8(D)는 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(더 구체적으로는, DVD 재생장치)를 나타내고, 이 장치는 본체(2301), 기록 매체(CD, LD, DVD 등)(2302), 조작 스위치(2303), 표시부(a)(2304), 표시부(b)(2305) 등을 포함하고 있다. 표시부(a)는 주로 화상 정보를 표시하는데 사용하고, 표시부(b)는 주로 문자 정보를 표시하는데 사용된다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(a) 및 표시부(b)으로서 사용될 수 있다. 또한, 기록 매체를 구비한 화상 재생장치는 CD 재생장치, 게임기 등을 포함한다.
도 8(E)는 본체(2401), 카메라부(2402), 수상부(2403), 조작 스위치(2404), 표시부(2405) 등을 포함하는 휴대형(모바일) 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(2405)로서 사용될 수 있다.
도 8(F)는 본체(2501), 프레임(2502), 표시부(2503), 키보드(2504) 등을 포함하는 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(2503)로서 사용될 수 있다.
장래에, EL 재료의 발광 휘도가 높게 되면, 본 발명에 따른 EL 표시장치는, 출력된 화상 정보를 포함하는 광을 렌즈 등에 의해 확대하여 투영하는 프론트형 또는 리어형 프로젝터에 적용 가능하다.
EL 표시장치는 발광하고 있는 부분이 전력을 소비하므로, 발광부분이 가능한 한 작게 되도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, EL 표시장치가 주로 문자 정보를 표시하는 표시부, 예를 들어, 휴대형 정보 단말기, 특히 휴대 전화기 또는 자동차 오디오 기기의 표시부에 적용되는 경우, 문자 정보가 발광부분에 의해 형성되고, 비발광 부분이 배경에 해당하도록 EL 표시장치를 구동하는 것이 바람직하다.
도 9(A)는 본체(2601), 음성 출력부(2602), 음성 입력부(2603), 표시부(2604), 조작 스위치(2605), 및 안테나(2606)를 포함하는 휴대 전화기를 나타낸다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(2604)로서 사용될 수 있다. 표시부(2604)는 검은색 배경에 백색 문자를 표시함으로써 휴대 전화기의 소비전력을 줄일 수 있다.
도 9(B)는 본체(2701), 표시부(2702) 및 조작 스위치(2703, 2704)를 포함하는 자동차 오디오 기기를 나타낸다. 본 발명에 따른 EL 표시장치는 표시부(2702)로서 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 장착형 지동차 오디오 기기를 나타내지만, 본 발명은 세트형 자동차 오디오 기기에도 적용 가능하다. 표시부(2702)는 검은색 배경에 백색 문자를 표시함으로써 소비전력을 줄일 수 있고, 세트형 자동차 오디오 기기에 특히 유리하다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 적용범위가 매우 넓고, 모든 분야의 전자장치에 다양하게 적용될 수 있다. 본 실시예에서의 전자장치는 실시예 1∼4의 구성을 자유롭게 조합한 구성을 가지는 EL 표시장치를 이용함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명에서는, EL 표시장치의 화소에 공급되는 신호를 감마(
Figure 112005048637209-pat00037
) 보정하는 수단이 제공되어 있기 때문에, 적절하게 제어된 발광 휘도로 발광하는 EL 소자를 포함하는 EL 표시장치가 제작된다. 또한, 본 발명의 EL 표시장치를 표시부로 사용함으로써, 시인성(視認性)이 높은 저렴한 전자장치가 얻어질 수 있다.

Claims (33)

  1. 박막트랜지스터와, 그 박막트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극과, 그 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 전계 발광(electroluminescence) 소자, 및 그 전계 발광 소자를 봉입(封入)하는 절연층을 포함하는 전계 발광 표시장치와;
    비디오 신호를 감마(
    Figure 112006075089234-pat00038
    ) 보정하는 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00039
    ) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 전극에 대응하는 위치에 형성된 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00040
    ) 보정이 적색의 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00041
    ) 보정이 청색 또는 녹색의 신호를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00042
    ) 보정이 청색, 녹색 및 적색의 신호들 각각에 대하여 독립적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전계 발광 소자가 폴리머계 유기재료로 이루어진 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  9. 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극;
    상기 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 전계 발광 소자;
    상기 전계 발광 소자를 봉입하는 절연층; 및
    비디오 신호를 감마(
    Figure 112006075089234-pat00043
    ) 보정하는 보정수단을 포함하고;
    상기 박막트랜지스터, 상기 화소 전극, 상기 전계 발광 소자, 상기 절연층, 및 상기 보정수단이 동일 기판 위에 형성된 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00044
    ) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 전계 발광 표시장치가, 전계 발광 디스플레이, 비디오 카메라, 헤드 장착형 표시장치, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치, 휴대형 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 및 자동차 오디오 기기로 이루어진 군에서 선택된 전자장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  12. 박막트랜지스터와, 그 박막트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극과, 그 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 전계 발광 소자, 및 그 전계 발광 소자를 봉입하는 절연층을 포함하는 전계 발광 표시장치;
    디지털 비디오 신호를 감마(
    Figure 112006075089234-pat00061
    ) 보정하는 보정회로;
    감마(
    Figure 112006075089234-pat00071
    ) 보정된 디지털 비디오 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환회로; 및
    상기 아날로그 신호를 상기 전계 발광 소자에 인가하기 위한 소스 드라이버 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  13. 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극;
    상기 화소 전극을 음극 또는 양극으로 하는 전계 발광 소자;
    상기 전계 발광 소자를 봉입하는 절연층;
    디지털 비디오 신호를 감마(
    Figure 112006075089234-pat00062
    ) 보정하는 보정회로;
    감마(
    Figure 112006075089234-pat00072
    ) 보정된 디지털 비디오 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환회로; 및
    상기 아날로그 신호를 상기 전계 발광 소자에 인가하기 위한 소스 드라이버 회로를 포함하고;
    상기 박막트랜지스터, 상기 화소 전극, 상기 전계 발광 소자, 상기 절연층, 상기 소스 드라이버 회로, 및 상기 보정회로가 동일 기판 위에 형성된 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  14. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 전계 발광 표시장치가, 전계 발광 디스플레이, 비디오 카메라, 헤드 장착형 표시장치, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치, 휴대형 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 및 자동차 오디오 기기로 이루어진 군에서 선택된 전자장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  15. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 화소 전극에 대응하는 위치에 형성된 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치장치.
  16. 삭제
  17. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00063
    ) 보정이 적색의 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  18. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00064
    ) 보정이 청색 또는 녹색의 신호를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  19. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00065
    ) 보정이 청색, 녹색 및 적색의 신호들 각각에 대하여 독립적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  20. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 전계 발광 소자가 폴리머계 유기재료로 이루어진 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00066
    ) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 전계 발광 표시장치가, 전계 발광 디스플레이, 비디오 카메라, 헤드 장착형 표시장치, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치, 휴대형 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 및 자동차 오디오 기기로 이루어진 군에서 선택된 전자장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  23. 제 12 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00067
    ) 보정을 위한 데이터를 기억하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  24. 제 12 항에 있어서, 상기 화소 전극에 대응하는 위치에 형성된 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  25. 삭제
  26. 제 12 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00068
    ) 보정이 적색의 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  27. 제 12 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00069
    ) 보정이 청색 또는 녹색의 신호를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  28. 제 12 항에 있어서, 상기 감마(
    Figure 112005048637209-pat00070
    ) 보정이 청색, 녹색 및 적색의 신호들 각각에 대하여 독립적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  29. 제 12 항에 있어서, 상기 전계 발광 소자가 폴리머계 유기재료로 이루어진 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  30. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 절연층이 질화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  31. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 절연층이 질화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
  32. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 신호가 디지털 비디오 신호인 것을 특징으로 하는 전자장치.
  33. 제 9 항에 있어서, 상기 비디오 신호가 디지털 비디오 신호인 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시장치.
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